Промышленные стоки очистят от фенола и получат из него сырье для смол и лекарств

Статья опубликована в журнале KexueTongbao/Chinese Science Bulletin. Исследование проведено при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках программы научно-образовательного центра мирового уровня «Рациональное недропользование».

Фенол – высокотоксичное вещество, которое вырабатывается на промышленных предприятиях и сливается в реки вместе со сточными водами производства. Например, одни только нефтеперерабатывающие заводы на литр стоков «выбрасывают» до 185 мг этого компонента. В химической промышленности эта цифра может доходить до 6000 мг/л. Такие концентрации делают традиционные методы переработки стоков малоэффективными.

Существующие технологии очистки — такие как фильтрация, окисление озоном или хлором — либо требуют больших энергозатрат, либо безвозвратно разрушают фенол, лишая промышленность возможности его повторного использования. Биологические методы, основанные на использовании микроорганизмов, также не справляются: бактерии гибнут в токсичной среде.

Еще одним перспективным способом считается экстракция– способ извлечь фенол таким образом, чтобы использовать его повторно. Традиционно для этого применяют токсичные и легковоспламеняющиеся экстрагенты – растворители вроде метилтретбутилового эфира. Он опасен и может привести к вторичному загрязнению воды, что убьет полезные бактерии на этапе биологической доочистки.

Ученые Пермского Политеха нашли способ безопасно извлекать фенол с помощью специальных экстрагентов – этиловых эфиров карбоновых кислот. Эти соединения получают из растительных масел и жиров. В отличие от стандартных растворителей, они не токсичны, негорючи и практически не растворяются в воде, а значит, не навредят дальнейшим процессам очистки.

– Суть метода в том, что к загрязненной воде добавляется «уловитель» – органический экстрагент, в который при интенсивном перемешивании «переходит» большая часть фенола. Затем смесь отстаивается, и вода отправляется на доочистку, а «обогащенный» фенолом экстрагент – на регенерацию. Чтобы найти идеальный «уловитель», мы провели десятки экспериментов, проверяя различные эфиры, измеряли, насколько хорошо каждое вещество вытягивает токсин из воды, и оценивали его по безопасности, цене, растворимости и влиянию на микроорганизмы.

Лучше всего справилась смесь этилбутирата и этилолеата, коэффициент распределения которой почти в 1,7 раз выше, чем у традиционного метилтретбутилового эфира. Простыми словами, это означает, что требуется намного меньше эфирной смеси, чтобы извлечь то же количество фенола, – комментирует Ирина Пермякова, доцент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, кандидат технических наук.

Всего за одну ступень очистки новым методом можно удалить до 90–92% фенола, снизив его концентрацию с 3000 мг/л до безопасных 200–300 мг/л. При этом, для слабозагрязненных стоков достаточно небольшого количества экстрагента (соотношение 1:20), для высококонцентрированных – его долю увеличивают (1:10 или 1:5).

Кроме того, методика ученых ПНИПУ позволяет не просто извлекать токсин, а превращать его в товарный продукт. При добавлении щелочи к экстракту с фенолом, последний осаждается в виде фенолята натрия. Это вещество становится готовым сырьем для производства смол (клеев для фанеры и ДСП), синтетических каучуков, антисептиков, лекарств и красителей.

Такое технологическое решение помогает предприятиям не только соблюдать экологические нормативы, но и получать дополнительную прибыль. Вместо затрат на утилизацию компания может продавать фенолят натрия, превращая статью расходов в доходы. Методика закрывает цикл использования фенола, предотвращая его попадание в окружающую среду и демонстрируя пример эффективной экономики замкнутого цикла.

ПНИПУ

1461 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram